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A mechanistic model for photosynthesis based on the light energy absorption of light-harvesting chlorophyll in photosystem

【摘要】:正A mechanistic model of photosynthesis is developed based on the characteristics of light-harvesting chlorophyll(LHC) in photosystem.An equation is derived which considers the effective of physical parameters of LHC(i.e.its light energy absorption cross section,its mean lifetime of the excited state,the rate of the exciton resonance transfer in intermolecular,the rate of the electron from the excited state to the ground state due to non-radiation heat dissipation,the total light-harvesting pigments in photosystem,the using efficiency of quanta transfer to photosystemⅡ(PSII) to cause separation charge of P680 and the statistical weight of the ground state and the excited state),the biochemical parameters of LHC(i.e.the using efficiency of electrons from PSII and the using efficiency of assimilatory power),and environmental factors(e.g.air CO_2 concentration,temperature).The light energy effective absorption cross section of LHC in PSII decreases with irradiance increasing.The mechanistic model is able to calculate the electron fluxes via PSII and describe the light response curves of photosynthetic electron fluxes with dynamic down-regulation of PSII of photosynthesis with photoinhibition for various plants under different environmental conditions.The photosynthetic parameters(e.g.saturating irradiance,maximum electron fluxes via PSII,maximum net photosynthetic rate,light compensation point, dark respiration rate,the ratio of the statistical weight of the excited state and the ground state,and using efficiency of assimilatory power) are directly calculated by the model through light response curves of photosynthesis and rapid light curves.

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